最佳弹簧设计Advanced spring design

zengxiaodong · 发表于 2023-9-26 11:12

收集了一些弹簧有限元分析的论文资料

弹簧有限元分析.rar (13.58 MB, 下载次数: 6)

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zengxiaodong · 发表于 2023-9-27 08:54

按照《弹簧手册》的计算公式，对于油淬火回火弹簧钢丝冷卷成形的压缩弹簧，如果是静载工况，其许用剪切应力可以为0.6倍的抗拉强度（第2版），0.55倍抗拉强度（第3版），而GB标准中，仅允许0.5倍抗拉强度。

而且，静载弹簧的系数K可以取值为1.0，也就是ASD中的Uncorrected Stress，见下图

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对于2000Mpa的TDSiCr-C材料而言，假设取值尽量大的话，许用剪切应力为1200Mpa，上图中剪切应力达到了1299Mpa，略有超过。

zengxiaodong · 发表于 2023-9-27 09:16

但是，前面楼层对该弹簧精确的有限元计算，得到的剪应力为1761Mpa，其Von Mises应力更是超过了3000Mpa，这个当量应力数值已经远远超过了弹簧丝的抗拉强度了！那么，这个弹簧究竟能否承载设定的载荷呢？

退一步来说，按照经验数值，材料抗剪强度一般可以取到抗拉强度的0.707倍，也就是TDSiCr-C的剪切强度估计可以达到1414Mpa，所以按照《弹簧手册》的计算方法，不考虑曲度系数，该弹簧是可以承载设定载荷的，但是处于临界破坏的边缘。

而有限元计算的剪应力，已经超过材料的剪切强度极限，所以肯定会发生剪切屈服破坏；尤其是按照当量应力来考核的话，那就远远超过材料强度极限了，根本就无法承载设定的载荷！